Всего за 69.9 руб. Купить полную версию
Атмосфера – воздушная оболочка, окружающая Землю и связанная с ней силой тяжести. Это самая верхняя и наиболее плотная из всех земных оболочек. Она состоит из смеси газов, называемой воздухом. Основными газами являются азот (78 % объема), кислород (21 % объема). Нижняя граница атмосферы – земная поверхность, но воздух проникает в трещины и поры горных пород. Четкой верхней границы атмосфера не имеет и постепенно переходит в космическое пространство. Условно такую границу проводят на высоте 3000 км. Воздух не рассеивается в космосе, потому что силы земного притяжения удерживают его. У земной коры воздух наиболее плотный и тяжелый. Если на уровне моря масса 1 м3 воздуха при температуре 0 °C равна 1 кг 293 г, то на высоте 12 км только 310 кг, на высоте 40 км – всего 4 г. С высотой изменится не только его плотность, но и температура, количество влаги в нем. По изменению температуры выделяют следующие слои атмосферы:
Тропосфера – самый нижний слой. Мощность ее колеблется от 8 км над полюсами, до 20 км над экватором. Это самый плотный и теплый слой атмосферы, в котором формируется климат и погода. Воздух атмосферы получает тепло от нагретой Солнцем земной поверхности. Поэтому чем выше, тем холоднее. На каждый километр высоты температура понижается на 6 °C. В этом слое находится почти весь водяной пар атмосферы и примеси: пыль, копоть, пепел, выброшенный при извержении вулканов и т. д. После тропосферы идет следующий слой тропопауза. Тропопауза – слой с постоянной низкой температурой между тропосферой и стратосферой.
Стратосфера – слой до 50 км. Нагревается за счет поглощения "озоновым экраном", расположенным на высоте 25 км, ультрафиолетовой солнечной радиации. Плотность воздуха и давление незначительны. Следующий слой стратопауза.
Мезосфера – слой высотой до 30 км. Температура вновь убывает с высотой. После располагается мезопауза.
Термосфера – слой до 1000 км. Происходит нагрев воздуха и его ионизация. Следующий слой термопауза.
Экзосфера – выше 1000 км. Частицы газов рассеиваются в околоземном космическом пространстве.
2. Значение атмосферы. Изучение атмосферы.
Благодаря газообразной оболочке поверхность Земли не нагревается днем солнечными лучами и не охлаждается ночью так сильно, как, например, поверхность Луны, лишенной атмосферы. Атмосфера предохраняет Землю от метеоритов, большинство которых сгорает в ней, не долетев до земной поверхности. Без воздуха не могло бы быть жизни на Земле. С развитием хозяйственной деятельности человека увеличилось сжигание топлива, поэтому воздух все больше загрязняется, в нем возрастает количество углекислого газа. Для сохранения чистоты воздуха у нас в стране, как и во многих странах мира, его состав строго контролируется, и принимаются меры к ограничению выброса вредных газов, дыма. На крупных предприятиях устанавливаются газо– и дымоуловители. В городах расширяется площадь зеленых насаждений, так как деревья очищают воздух, уменьшают ее запыленность. От состояния воздушной оболочки и происходящих в ней явлений зависит здоровье людей, поэтому атмосфера всесторонне изучается. В настоящее время изучение атмосферы осуществляется под руководством Всемирной метеорологической организации, в которую входит и Россия. Разработана программа сбора и обработки материалов с помощью ЭВМ, компьютерных технологий. Для наблюдений за атмосферой в разных условиях по поверхности Земли размещены метеорологические станции. Не менее четырех раз в сутки наблюдатели снимают показания приборов, определяют направление и скорость ветра, облачность. Все сведения записывают в специальный журнал. В труднодоступных районах действуют автоматические радиометеорологические станции. А в океанах также станции установлен на плавучих платформах, которые удерживаются специальными якорями. Кроме того, каждый самолет, торговый корабль тоже передает сведения о состоянии атмосферы в гидрометеорологические центры сбора информации. Толщу атмосферы изучают с помощью радиозондов. Два-три раза в сутки с аэрологических станций на суше и на научно-исследовательских судах поднимаются до высоты 30–40 км воздушные шары, к которым прикреплены приборы. Показания приборов, переданные маленькими радиопередатчиками, принимают на станциях. Еще выше, до 120 км, поднимаются метеорологические ракеты. Они с высоты до 900 км передают на Землю сообщения о состоянии атмосферы, о погодных процессах, происходящих над земной поверхностью в полосе шириной до 2000 км. И, конечно, очень ценны наблюдения космонавтов с долговременных орбитальных станций за явлениями в атмосфере.
3. Что такое атмосферное явление? Изменение давления с высотой.
Воздух имеет массу и оказывает давление на окружающие предметы. Подсчитано, что столб воздуха высотой от уровня моря до верхней границы атмосферы давит на площадку 1 см2 с такой же силой, как и гиря в 1 кг 33 г. Сила, с которой воздух давит на поверхность Земли, называется атмосферным давлением. Человек не чувствует этого давления, так как оно уравновешивается внутренним давлением воздуха, находящимся в его теле. При подъеме, уже на высоте 3000 м, человек начинает чувствовать себя плохо, появляется признаки горной болезни: одышка, головокружение. Выше 4000 км может пойти кровь из носа, так как разрываются кровеносные сосуды, иногда человек теряет сознание. Это происходит потому, что с высотой воздух становится разряженным, уменьшается количество кислорода в нем, его давление. Человек попадает в условия, к которым его организм не приспособлен. Поэтому в самолетах, летающих на большой высоте, кабины закрыты наглухо, герметически. В них искусственно поддерживается такое же давление, как у поверхности Земли.
4. Измерение атмосферного давления.
Давление воздуха измеряется с помощью прибора барометра ("барос" – тяжесть, "метр" – мера). Применяются два вида барометров – ртутный и анероид (т. е. "без жидкости"). Ртутный барометр представляет собой запаянную с одного конца стеклянную трубку длиной около 1 м, площадь сечения которой равна 1 см2. В нее налит тяжелый жидкий металл – ртуть. Открытым концом трубку погружают в чашу с ртутью, при этом какая-то часть ртути выливается из трубки, а в верхней части образуется безвоздушное пространство. А ртуть не выливается, потому что столбик ртути в трубке уравновешивается столбом воздуха до верхней границы атмосферы. Если атмосферное давление ослабевает, то ртуть в трубке опускается. Трубка ртутного барометра имеет шкалу, и по высоте столбика ртути в ней определяют величину атмосферного давления в миллиметрах. Атмосферное давление распределяется на Земле зонально. В экваториальных широтах давление пониженное, так как воздух нагревается, растекается в сторону субтропических широт, создавая в них повышенное давление. Над арктическими и антарктическим широтами давление повышенное из-за нисходящих потоков холодного воздуха. На их место приходит воздух из умеренных широт, где давление пониженное. На уровне моря на параллели 45° при температуре воздуха 0 °C ртуть под давлением воздуха поднимается на высоту 760 мм. Давление воздуха при таких условиях называю нормальным атмосферным давлением. Если высота столбика более 760 мм, то давление повышенное, меньше – пониженное. Барометр показывает, что при подъеме на каждые 10,5 м давление уменьшается примерно на 1 мм ртутного столба. Зная, как изменяется давление, с помощью барометра можно высчитать высоту места. Ртутный барометр применяется на метеостанциях. В походах и экспедициях удобнее пользоваться анероидом. Он состоит из упругой металлической коробочки, из которой выкачан воздух, поэтому она очень чувствительна к изменению давления снаружи. При повышении или понижении давления коробочка сжимается или расширяется. Эти колебания передаются стрелке с помощью прикрепленной к коробочке пружины. Стрелка по шкале показывает атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба. Давление изменяется не только с высотой, но и с температурой воздуха.
5. Как измерять температуру воздуха?
Судить о температуре воздуха по термометру, установленному на солнцепеке нельзя. Потому что термометр показывает, на сколько градусов нагрелся сам прибор. Для измерения же температуры окружающего воздуха необходимо поместить термометр в тени. Наиболее точные сведения об изменении температуры в течении суток получают на метеорологических станциях. Там температуру наблюдают по термометру, который находится в специальной будке, установленной на высоте 2 м от земной поверхности. В нее легко проникает воздух, но солнечные лучи не попадают. Там же устанавливается прибор-самописец-термограф. Вариант II 1. Суточный ход температуры. Средние суточные температуры.